[发明专利]基于极化方向改变的压电半导体断裂失效实验研究方法

摘要

本发明公开了基于极化方向改变的压电半导体断裂失效实验研究方法，包括制作极化方向不同的压电半导体标准试样并在压电半导体标准试样上预制裂纹；在机械应力场、电流场、高电压场及其耦合场加载条件下进行压电半导体标准试样的断裂韧性实验；同时将裂纹制作成导电裂纹，在导电裂纹情况下各物理场及其耦合场加载时压电半导体材料的断裂失效特性；在得到大量实验数据情况下，根据实验数据拟合上述各物理场加载环境下压电半导体材料的断裂失效机理并归纳压电半导体材料的断裂失效数理模型，从断裂损伤的角度研究多场条件下压电半导体材料的失效，对提高压电半导体器件的设计质量具有十分重要的科学依据和实用价值。

主权项

1.基于极化方向改变的压电半导体断裂失效实验研究方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤A：采用切口法使用金刚石刀具在压电半导体试样底面的正中间位置预制一个裂纹而制作成压电半导体标准试样，所述压电半导体标准试样为多个；所述压电半导体标准试样为长L×宽W×高H的长方体且压电半导体标准试样的四条长边均为倒角，倒角为45°±5°，倒角长度为C；所述压电半导体标准试样内的极化方向分为向左方向、向右方向、前后方向或竖直方向四种情况；步骤B：将步骤A中部分压电半导体标准试样放在实验机的三点弯曲夹具上且裂纹朝下，然后在压电半导体标准试样的顶面加载机械应力进行压电半导体标准试样的断裂韧性实验；步骤C：将步骤A中部分压电半导体标准试样的左右端面均镀银层，然后放在实验机的三点弯曲夹具上且裂纹朝下，同时浸没在盛有二甲基硅油的实验箱盒内，所述三点弯曲夹具采用绝缘材质且具有相应要求的强度和硬度；然后对压电半导体标准试样加载不同的电流值，进行在电流场作用时压电半导体标准试样的断裂韧性实验；接着对压电半导体标准试样同时加载不同的电流值和机械应力值，进行在机械应力场和电流场共同耦合作用时压电半导体标准试样的断裂韧性实验。步骤D：将步骤A中部分压电半导体标准试样的左端面粘贴电绝缘性高的隔层薄膜，所述隔层薄膜采用聚四氟乙烯，在隔层薄膜左端面和压电半导体标准试样的右端面均镀银层，然后放在实验机的三点弯曲夹具上且裂纹朝下，同时浸没在盛满二甲基硅油的实验箱盒内，所述三点弯曲夹具采用绝缘材质且具有相应要求的强度和硬度；然后对压电半导体标准试样加载不同的高电压值，进行在高电压场作用时压电半导体标准试样的断裂韧性实验；接着对压电半导体标准试样同时加载不同的高电压值和机械应力值，进行在机械应力场和高电压场共同耦合作用时压电半导体标准试样的断裂韧性实验。